Tribologie-Trends und Herausforderungen im Windenergie-Sektor

Off-Shore Windpark: Windenergie sorgt für gutes Klima
Off-Shore Windpark: Windenergie sorgt für gutes Klima

Wie ist die aktuelle Situation im Windenergie-Sektor? 

Die Notwendigkeit eines Umstieges von fossilen Brennstoffen auf erneuerbare Energien wird von niemandem mehr bezweifelt. Um große und kostenintensive Energiespeicher und Energie-”Autobahnen” zu verhindern, muss die Energie im Optimalfall vor Ort erzeugt werden. Windenergieanlagen eignen sich dazu besonders, da sie eine sehr hohe Effizienz bei geringem Platzbedarf bieten. Windenergieanlagen zählen daher zu den am schnellsten wachsenden Energiequellen weltweit.

Laut der Internationalen Energieagentur ist die Energieerzeugung aus erneuerbaren Ressourcen im Jahre 2017 insgesamt um ca. 6,3% gestiegen. Bis 2022 wird sie schätzungsweise um bis zu 40% wachsen. Bei diesem rasanten Wachstum ist die Windenergie der Vorreiter. Allein in Europa lag die Wachstumsrate bis 2020 bei 6,1% und wird mit der Zeit voraussichtlich weiter ansteigen. Laut Marktprognosen wird der Aufbau neuer Windturbinen in Europa in den kommenden Jahren um 111 GW steigen, so dass es bis Ende 2030 auf dem ganzen Kontinent insgesamt eine kumulierte Leistung von über 300 GW geben wird.

Hersteller und Betreiber der Windanlagen stehen vor einem Problem: Vorzeitige Komponentenausfälle und hohe Betriebs- und Wartungskosten schmälern die Effizienz und führen zu einer allgemeinen Kostensteigerung.

Was sind die aktuellen tribologischen Herausforderungen? 

Eines der größten Probleme von Windenergieanlagen ist der vorzeitige Ausfall wesentlicher Komponenten. Das wirkt sich auf die Höhe der Wartungs-, Betriebs- und Sicherheitskosten aus, die während der Lebensdauer der Turbine entstehen. Die wichtigsten tribologischen Elemente sind hierbei die Lager (in Hauptantriebswelle, Pitch, Yaw, Generator und Getriebe) und Gewindeanschlüsse (zwischen Turm und Fundament sowie zwischen den unterschiedlichen Elementen der gesamten Anlage).

Diese Elemente können durch ungleiche Belastung und widrige Umweltbedingungen vorzeitig versagen. Dazu gehören mechanische Belastungen, Temperatur, Windgeschwindigkeit und Druck. All diese Faktoren beschleunigen Komponentenausfälle noch vor Ende ihrer geplanten Lebensdauer. Die meisten Störfälle werden durch Abrieb, Graufleckigkeit, White Etching Cracks (WEC) manchmal auch „White Structure Flaking“ (WSF) genannt und Passungsrost verursacht. Um dies zu verhindern, ist es wichtig, zunächst die grundlegenden Ursachen herauszufinden und dann entsprechende Lösungen zu entwickeln.

Welche Lösungen gibt es?

Geeignete Schmierstoffe können ein Großteil der Probleme lösen. Die meisten Komponentenausfälle entstehen gerade durch den Einsatz ungeeigneter Schmierstoffe oder ihrer unsachgemäßen Verwendung bei der Wartung.

Heutzutage müssen Spezialschmierstoffe für die Windenergieanlagen nicht nur vor ungleichmäßige Betriebsbelastungen und Umweltbedingungen schützen, sondern auch möglicher Korrosion oder Verschmutzung während der gesamten Lebensdauer der mechanischen Komponenten standhalten.

Onshore-Anlagen haben zum Beispiel eher mit Staubbelastung zu kämpfen, wohingegen Offshore- oder Near-Shore-Anlagen hoher Feuchtigkeit ausgesetzt sind. Beides führt unweigerlich zu Qualitäts- und Effizienzverlusten des verwendeten Schmierstoffes.

Deshalb müssen Schmierstoffe für Windkraftanlagen höhere Standards erfüllen als Produkte, die in anderen industriellen Bereichen eingesetzt werden.

Originalartikel erschienen auf dge-europe.com: https://dge-europe.com/tribology-trends-and-challenges-in-the-wind-energy-sector/

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